Обнаружено новое явление в квантовом мире: главные законы физики придется пересмотреть

Благодаря новому открытию квантовый мир стал еще более странным. Физики выяснили, что спин частицы, то есть ее собственный момент импульса, может перемещаться между двумя местами сам по себе, не будучи связанным с частицей. Это открытие может потребовать переосмысления фундаментальных законов физики. Результаты исследования приняты к публикации в журнале Physical Review A, пишет New Scientist.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Квантовый Чеширский кот

Авторы исследования сравнивают свое открытие с тем, как Чеширский кот из "Алисы в стране чудес" мог перемещать свое тело в другое место, в то время как его улыбка оставалась там же. Ученые говорят, что они показали, что в физике такое возможно. На самом деле эффект известный как квантовый Чеширский кот уже был подтвержден 10 лет назад. Тогда физики показали, что спин нейтрона может быть отделен от самой частицы. Но теперь физики провели более обширное исследование момента импульса в квантовом масштабе.

Момент импульса объекта зависит от его массы, скорости и размера. Считалось, что он подчиняется закону сохранения момента импульса. То есть он не может быть создан или уничтожен, а только перераспределен. Чтобы момент импульса куда-то переместился, его должен перенести объект. Но новое открытие показывает, что так происходит не всегда.

Квантовый эксперимент

Ученые провели эксперимент, в котором частица с моментом импульса находилась в левой части установки с отражающей стенкой посередине. Частица отскакивала от стенки и находилась в левой части установки, но иногда проходила сквозь стенку с помощью квантового туннелирования. Физики рассчитали, как свойства частицы, когда она перемещается меняются с течением времени. Ученые обнаружили, что в тех редких случаях, когда частица покидала левую часть устройства, ее момент импульса все равно мог измениться.

Закон сохранения момента импульса предполагает, что это можно объяснить равным и противоположным изменением, которое было передано частицей в другом месте. Но физики обнаружили, что, несмотря на то, что частица никогда не контактировала с правым краем устройства, именно там оказался ее момент импульса. Ученые пришли к выводу, что момент импульса попал туда без чего-либо, что бы его переносило.

По словам физиков, возникла ситуация, когда сохраненное свойство может быть отделено от частицы, которой оно принадлежит, и может переместиться из одного места в другое без какой-либо поддержки материального объекта.

Открытие имеет огромное значение для физики

Ученые считают, что их открытие имеет огромные последствия для всех законов сохранения, которые являются основой физики. Но изучать их в квантовой теории совсем не просто. В квантовом масштабе существуют фундаментальные ограничения на то, насколько точными могут быть измерения свойств частиц.

Но даже без идеальных измерений открытие может раскрыть что-то новое о нашей реальности. Ученые считают, что существуют законы физики, которые сохраняются, даже когда то, что мы можем узнать об объектах, является неопределенным. Действительно, общепринятая идея частицы как познаваемого объекта не согласуется с квантовой теорией.

В то же время Хольгер Хофманн из Университета Хиросимы, Япония, который не принимал участие в исследовании, говорит, что идея о том, что законы сохранения более сложные в квантовом мире кажется убедительной. Но необходим более подробный анализ представленной физиками работы.

Хофманн говорит, что в ходе таких исследований важно понимать, что общепринятые представления о частицах как о физических "переносчиках" информации вообще не работают в квантовой механике, где понятие "частица" явно означает что-то более неуловимое.

Авторы исследования уверены, что эксперименты с квантовым светом или ультрахолодными атомами могут подтвердить их открытие. Таким образом можно будет лучше понять, как работают законы сохранения в квантовом мире.

Как уже писал Фокус, количество пятен на Солнце достигло 23-летнего максимума. Чем больше солнечных пятен, тем больше возникает солнечных вспышек, а значит Земля подвержена более частым геомагнитным бурям.

Также Фокус писал о новом достижении физиков, которые на Большом адронном коллайдере впервые обнаружили призрачную частицу высокой энергии. Такой уровень энергии еще наблюдали в искусственно созданных условиях.